Försvarsmakten behöver kunna bedöma hur radiovågor breder ut sig i olika miljöer för att förutsäga signalstyrka, räckvidd och upptäcktsavstånd i sina system, enligt Totalförsvarets forskningsinstitut, FOI. För att göra sådana uppskattningar av radiovågors utbredning på marken och i atmosfären används olika radiokanalmodeller.
Att förstå radiovågors utbredning beskrivs som centralt för att kunna värdera prestanda i kommunikationssystem, planera frekvensanvändning och formulera rätt krav på framtida system. FOI:s avdelning Telekrig i Linköping har därför, på uppdrag av Försvarsmakten, genomfört ett projekt för att förbättra modellerna genom att ta tillvara ny, mer detaljerad geodata.
– Man vill kunna räkna ut upptäcktsavstånd, sambandsräckvidder och så vidare, och då måste man veta hur radiovågorna utbreder sig, säger Eric Corrigan, forskare på FOI:s avdelning Telekrig i Linköping.
Från schabloner till detaljerad skogsstruktur
Projektet har genomförts av forskarna Eric Corrigan, Gunnar Eriksson, Maria Elenius och Aleksander Blagoiev. Det inleddes med en omvärldsanalys, både av den akademiska litteraturen och av tillgängliga datorprogram för att ta fram radiokanalmodeller.
– Man hade kunnat tänka sig att köpa in detta. Men FOI har dragit slutsatsen att det är viktigt att vi förstår det här själva, att vi själva gör forskningen och utvecklar egna modeller. Särskilt här på Telekrig är det så mycket som vilar på att vi har den här förståelsen, säger Eric Corrigan.
En central del i arbetet har varit att studera hur skogshöjd påverkar radiovågors utbredning. När en radiovåg kommer in i skog dämpas, bryts och reflekteras den på olika sätt av träden. Förloppet beror i hög grad på hur höga träden är och hur omgivningen är uppbyggd.
– När man ställer upp sitt radiosystem någonstans vill man räkna på räckvidden man får, och då behöver man en databas över omgivningen i form av kartdata. Terränghöjd, var det står byggnader, vilka marktyper det är, säger Eric Corrigan.
Tidigare markdata har enligt FOI inte varit tillräckligt specifik. I det kartunderlag som används i vissa av dagens vågutbredningsmodeller anges skogshöjd som schablonvärden kopplade till olika terrängtyper, till exempel lövskog på myr.
Laserdata ger nya möjligheter – men kräver mer beräkningar
De senaste åren har dock ny geodata blivit tillgänglig. Sedan 2018 erbjuder Lantmäteriet öppna geodata baserade på flygburen laserskanning, med en till två laserpunkter per kvadratmeter. Detta ger en mer detaljerad bild av terrängen och skogens faktiska struktur.
– I takt med att den geodatan blir tillgänglig påverkar det vilka modeller man vill använda. Vi har tittat på hur man kan ta sådana laserpunktsmoln och stoppa in i beräkningsmodellerna, säger Eric Corrigan.
I projektet har forskarna testat en så kallad parabolisk ekvationsmodell, som FOI använt tidigare för att beräkna radiovågors utbredning.
– Den modellen verkar vara kompatibel med den här typen av skogsmodellering, vilket betyder att vi kan gå vidare med studierna och på sikt jämföra med mätningar.
Den mer detaljerade geodatan innebär samtidigt att beräkningarna blir mer komplexa och resurskrävande.
– Det är ett annat forskningsspår vi hade i projektet och som vi har även fortsättningsvis – hur man gör beräkningar tillräckligt noggrant, men inte mer noga än nödvändigt så att det går tillräckligt snabbt, säger Eric Corrigan.
Enligt FOI vilar mycket av den verksamhet som bedrivs i Linköping för att stödja Försvarsmakten, explicit eller implicit, på kunskap om vågutbredning.
– Därför är det viktigt att vi har tid och resurser att tänka specifikt på de här frågorna, säger Eric Corrigan.
